המדריך לרסיברים – חלק שני

בחלק הראשון של הכתבה, אשר התפרסם לפני מספר ימים, כיסינו את המושגים הבסיסיים של עולם המגברים ודיברנו על הפורמטים האנלוגיים. הפעם אנחנו מתמקדים לדור הדיגיטלי, ולחידושים אותם הביא.

ה-Dolby Pro Logic, עליה דיברנו בפרק הקודם, הייתה טכנולוגיה מתקדמת כשהושקה, אך היה די ברור שהיא לא מספקת את תעשיית הקולנוע. היה צורך ביותר מערוץ אחד אחורי מנוון, ולכן עמלו אנשי דולבי על פורמט חדש – הפעם כבר דיגיטלי.

פורמט זה הכיל 5 ערוצי שמע מלאים ועוד ערוץ שמע ייחודי לתדרים הנמוכים והוגדר כ 5.1. כל הערוצים קודדו ונדחסו אופטית על גבי סרט הצילום, והתוצאה הייתה פורמט ה-Dolby Digital. לאחר מכן נוספה עוד חברה למשחק, DTS שמה, אשר פיתחה גם היא מקודדים משלה. מה שהיה משותף לקידודים אלו זה שהמקור חייב לאגור את המידע באופן דיגיטאלי כדוגמת דיסק DVD, שידוריי כבלים דיגיטאליים, מקורות בהפרדה גבוהה, קונסולות משחק חדשות וכו´.

ולפני שניכנס לתיאור הפורמטים הדיגיטאליים לצליל היקפי, הנה תזכורת קצרה על הפורמטים הבסיסיים שנוצרו בעידן דיסק המוזיקה (CD) כדי למסד דרך להעברת אות שמע בצורתו הדיגיטאלית בין התקני שמע שונים.

זהו פורמט בסיסי שפותח ע"י חברות Sony ו-Philips, כששמו המלא הואSony/Philips Digital Interconnect Format. פורמט זה נועד במקור להעביר אות סטריאופוני (2 ערוצים בלבד) בצורה דיגיטאלית. האות האנלוגי עובר המרה לאות דיגיטאלי ונדגם בקצבים מוגדרים – 32K, 44.1K או 48K, כשכל דגימה היא בת 16 ביט.

כאמור, משתמשים בפורמט זה להעביר אות שמע דו ערוצי לא דחוס, או דחיסה של אחד הפורמטים לצליל ההיקפי (כדוגמת Dolby Digital 5.1). העברת האותות נעשית דרך מחבר ה-S/P DIF הייעודי (מופיע בשרטוט "מהלך אות השמע ברסיבר") בחיבור אופטי או קואקסיאלי.

הפורמט הזה הוגדר ביחד עם ה-S/P DIF ,כשהוא חלק ממנו ונועד להעביר אודיו בצורה דיגיטאלית ללא דחיסה. ה-PCM - ראשי תיבות של Pulse Code Modulation, הוא שם די כללי למנגנון העברת אותות דיגיטאליים בצורה טורית, אבל בהקשר של שמע הוא מגדיר שיטה של הפיכת אות אנלוגי סטריאופוני לאות דיגיטאלי, כך שכל הביטים הדיגיטאליים יחוברו ברצף לרכבת אחת ארוכה.

פורמט ה-PCM מוגדר כמעבר אות דיגיטאלי דו ערוצי בלבד בקצבים שהוגדרו ב-S/P DIF. כשהוכנס הצליל ההיקפי, החסירו את הביטים ששימשו לערוץ הסטריאו, והחליפו בביטים של חמשת ערוצי הצליל ההיקפי. בכך, למעשה, הכניסו חמישה ערוצים (5.1) במקום שהיה תפוס ע"י שני ערוצים.

חשוב לציין שכשזורם דרך מחבר ה-S/P DIF אות סטריאופוני לא דחוס (כמו אות שמגיע מדיסק רגיל), זה אומר שהפורמט הוא PCM. כשזורמים דרך המחבר יותר משני ערוצים זה כבר לא PCM, כי אם אחד הפורמטים הדחוסים שנוצרו לטובת הצליל היקפי.

כאן מדובר בהרחבה של פורמט ה-PCM, שנועדה לשיפור איכות השמע. גם LPCM נועד למוזיקה, אבל בתדר דגימה מהיר יותר – 48K או 96K דגימות לשנייה, כשכל דגימה מורכבת מ 16, 20 או 24 ביט. מכיוון שהפורמט דוגם בקצב ובעומק דגימה גבוה וללא דחיסה, זה מקטין למינימום את בעיית רעשי הקידוד, ולכן שמו המלא של פורמט זה הוא Linear Pulse Code Modulation.
בפורמט זה, CD של מוזיקה יכיל רק 2 ערוצים, אבל בדיסק Audio DVD אפשר להכניס עד 8 ערוצי שמע. תקן ה LPCM מאפשר הקטנה של מספר הערוצים ובמקביל הגדלה של קצב הדגימה או להפך.

הגיע הזמן לעבור למפענחי הצליל ההיקפי הדיגיטאלי. כהקדמה לתיאור המקודדים לצליל היקפי, נציין שערוץ הבאס בכל המפענחים הדיגיטאליים, להבדיל מהאנלוגיים, הוא חלק מהקידוד ויש לו ערוץ אמיתי נפרד (מוגבל ל-120 הרץ).

פורמט זה מאפשר הקרנת סרטי קולנוע עם צליל היקפי של עד 5 ערוצי שמע מלאים. הוא ידוע גם בשמו הטכני AC3. למה AC3 ? כי זה היה הפורמט השלישי (Audio Code 3) לצליל היקפי שחברת Dolby פיתחה. Dolby Digital לא מגדיר את מספר הערוצים שמקודדים בו כי אם את צורת התקשורת. ערוץ השמע בו יכול להיות אחד (Mono) שניים (Stereo) או צליל היקפי 5.1.

מכונה בדרך כלל בשם הקצר DTS - ראשי התיבות של Digital Theater Systems. הוא דומה ל-Dolby Digital, אבל כולל דחיסת שמע פחות חזקה. פורמט זה לא מאפשר הטמעתו בפילם ההקרנה, ולכן בבית הקולנוע מתקבל, יחד עם הסרט, גם דיסק שמכיל את פס הקול. בפילם ההקרנה מוכנסים רק סימני סנכרון בין התמונה לדיסק. מכיוון שבהגדרה מקודד ה-DTS דוחס פחות מ-Dolby Digital וקצב העברת הביטים גבוה יותר, הוא נחשב נאמן יותר למקור.

בדומה לפורמט Dolby Digital גם כאן אין הגדרה של מספר הערוצים, כי אם רק צורת התקשורת, מה שמאפשר לשים צליל מונו, סטריאו או 5.1.

DTS 96/24 הוא תקן המשפר את איכות השמע של דיסק DVD. אות השמע נדגם בקצב של 96K (לעומת 48K בפורמט הקיים) וברמת דיוק של 24 ביט (לעומת 16 ביט בפורמט הקיים). הוא בנוי בצורה כזאת שמאפשרת לרסיבר נטול יכולת פענוח לא להתבלבל ולפענח את הנתונים כ-DTS רגיל.

Dolby Digital EX ו-DTS-ES Matrix 6.1 מוסיפים אלמנט מתמטי – מטריצה, המאפשר לשחזר ערוץ אחורי מרכזי מערוצי הצליל האחורי כך שמתקבלים 6 ערוצי שמע ממקור של 5.


DTS-ES Discrete 6.1, לעומתם, "משחיל" עוד ערוץ אמיתי מקודד בנוסף ל-5 שיש ב-DTS הסטנדרטי. להבדיל מ-DTS ES Matrix 6.1, שם הערוץ הנוסף מחולץ מחמשת הערוצים הקיימים בעזרת מטריצה חישובית ברסיבר, כאן הוכנס ערוץ אחורי מרכזי אמיתי נוסף כדי להגיע ל-6 ערוצי שמע מלאים ללא צורך בתהליך מתמטי כלשהו.

פורמט קידוד זה פותח כדי לתת פיתרון כללי לסוגי מדיה שונים. המטרה: העברת צליל בקצבים שונים ע"י שינוי רמת הדחיסה, ובכך התאמה לשינויי הטכנולוגיה הקיימים והעתידיים. הפורמט עונה על הצורך לאפשר העברת צליל היקפי של 5.1 ערוצי שמע בערוצי הטלוויזיה המסחרית או באינטרנט ובכל מדיה דיגיטאלית בה יש דרישה להקטין את כמות הביטים לערוץ בגלל רוחב הפס. לחילופין, על פי דרישה, אפשר לקודד גם צליל פחות דחוס (יותר ביטים ליחידת זמן) כמו בדיסקים החדשים בפורמט ה-HD-DVD. ייחודיות נוספת של הפורמט בכך שהוא תואם ל-Dolby Digital ומתוכנן כך שגם ציוד ישן שלא מכיר פורמט זה, יצליח לפענחו כ-Dolby Digital רגיל.

ה Dolby Digital Plus הוא גם תקן מאד מורחב שמאפשר הגדלת מספר הערוצים ל 13, למרות שתקן Blu-ray וגם תקן HD-DVD- שני הפורמטים שנלחמים בשביל לרשת את ה-DVD הותיק, מוגבלים למקסימום של 8 ערוצי קול.

Dolby Digital TrueHD ו-DTS-HD Master Audio מספקים את האיכות המרבית שאפשר להשיג כיום לערוצי השמע למערכות הקולנוע הביתי. קידוד של עד 7 ערוצי שמע מלאים ב-DTS ו-8 ערוצי שמע מלאים ב Dolby, וכל זאת ללא דחיסה. דגימת האות מתבצעת בתדר של 96K וברמה של 24 ביט לדגימה.הקידוד דורש קצב העברת ביטים מהיר ביותר, והתקן מאפשר תעבורה של עד 18M ביט לשנייה, ולכן מתואם להשתלב במערכות HDMI.


למקרים בהם יש צורך להקטין את קצב העברת מידע השמע בערוצי ה-HD (הפרדה גבוהה), פותח במעבדות DTS קידוד חדש בשם DTS-HD High Resolution Audio. הקידוד דומה ל-DTS-HD Master Audio, אבל עם יכולת דחיסה. הדחיסה מבוצעת בדרך כלל באולפנים, שם מחליטים איזה מידע לדחוס ובכמה. גם כאן תדר דגימת האות הוא 96K והרמה היא 24 ביט, כך שעדיין נשמרת האיכות הגבוהה הנדרשת ממערכת HD.

ביחידות ה-Blu-ray קצב העברת הביטים מגיע ל-M6 ביטים לשנייה וב HD-DVD הקצב מגיע ל-3M ביטים לשנייה. ברוב הרסיברים החדשים, אשר הינם מרובי הערוצים, נעזרים במחשב ה-DSP ומוסיפים מלאכותית עוד שני ערוצי ביניים כדי להגיע לצליל היקפי עם 9 רמקולים. כל זאת כדי לתת למילה ´היקפי´ משמעות יתר.

כדי להקל על ההשוואה בין הפורמטים הדיגיטאליים, מוצגת טבלה עם הדגש על מספר הערוצים שמקודדים בפורמט לעומת מספר הערוצים שמשוחזרים מהקידוד.

יש להבדיל בין שיחזור בהתאם לתקן הפורמט, לבין שיחזור לפי אלגוריתמים של מתכנן הרסיבר. מתכנן הרסיבר יכול לקחת חמישה ערוצים, ולפזר אותם בין עשרה רמקולים. זה לא מוכתב בתקן, וכל חברה שמייצרת רסיברים מחליטה כיצד לנתב את הצליל, באיזו עוצמה ובאילו השהיות.
הטבלה מציגה רק את מספר הערוצים שתהליך שחזורם הוא תקן והוגדר ע"י החברות שבנו את המקודד.

רוחב הפס המרבי שווה למספר הערוצים כפול תדר הדגימה ובמספר הביטים בכל דגימה. לדוגמה:
בפורמט LPCM אפשר להעביר 8 ערוצים בקצב דגימה של 48K כשכל דגימה בת 16 ביט. אם נכפיל את כל המספרים נקבל את רוחב הפס הדרוש הוא 6.144MHz - 8*48000*16 = 6144000.

לפי הטבלה זהו הקצב המרבי האפשרי בפורמט זה, כך שאם נרצה לדגום בקצב כפול - כלומר ב-96K, נאלץ להקטין את מספר הערוצים ל-4 או שכל דגימה תייצג רק 8 ביטים.

הדוגמה הראתה חישוב לפורמט לא דחוס, אבל רוב הפורמטים הם פורמטים שכן כוללים דחיסה, כך שהמכפלות הנ"ל תמיד יותר גדולות מרוחב הפס הרשום וקשורות קשר הדוק לרמת הדחיסה.

כמו שאפשר להתרשם, אנחנו מוצפים באוסף של מקודדים ומפענחים ממקורות אנלוגיים וממקורות דיגיטאליים, ולא אתפלא אם בזמן כתיבת מאמר זה יופיע בשוק פורמט חדש שמוסיף עוד פיפס באיזה ערוץ, ושוב נקבל את ההרגשה שאנחנו כבר מיושנים.